具有基于勘测数据校正的自动化路点或井孔路径更新的钻探方法和系统的制作方法
【专利说明】具有基于勘测数据校正的自动化路点或井孔路径更新的钻 探方法和系统
[0001] 相关申请的交叉引用
[0002] 本申请要求2013年8月22日提交的标题为"Real Time Surv巧Corrections" 的美国临时申请号61/868, 975的优先权，并且所述临时申请的全部内容W引用方式并入 本文。 阳00引发明背景
[0004] 许多钻探程序包括在给定的地层中同时钻探多个井孔。由于此类钻探程序增加此 类井孔的深度和水平延伸距离，因而存在增加W下风险：此类井孔可能偏离其预定轨迹，并 且在一些情况下，冲突或最终成为较差布置使得井孔中的一个或多个必须被弃用。随钻测 量（MWD)勘测技术可提供信息来引导此类钻探工作量。然而，MWD勘测数据可能至少由于 地球的变化重力和磁场而遭受不准确性。运在高的地理缔度下是特定问题，在所述高的地 理缔度下不准确性显著增加。
[0005] 地球重力（由g表示）指地球施加在靠近地球表面的物体上的吸引力。地球重力 的强度随缔度、海拔高度W及当地的地形和地质而变化。对于大多数用途，重力被认为是在 直接朝向处于地球中屯、处的点的一条线上起作用，但是对于非常精密的工作来说，已知方 向稍微会变化，因为地球并不是一个完全均匀的球体。许多现代的电子勘测仪器可补偿重 力变化，前提条件是在开始勘测过程之前将校正的地理位置输入工具软件中。
[0006] 地球的磁场（或地磁场）是一种不断变化的现象。它在不同地区之间变化，并且 在从数秒到数十年再到数亿万年范围的时间标度上发生变化。最重要的地磁源包括：地球 的导电的、流动的外核，其大致占总场的97% ;在地球地壳中的磁化岩石（地壳异常）；和 由在电离层和磁层中的电流引起的干扰场，所述电离层和磁层诱导海洋和地球地壳内的磁 场。
[0007] 通过计算地球的变化重力、地球的变化磁场和/或其他参数来改进MWD勘测准确 度的现有努力包括在每个钻探现场处和/或远程位置处手动输入数据（例如，交换电子邮 件或文本消息并且随后将更新手动输入至控制软件中等）来支持对MWD勘测数据的适当校 正。此类努力可能引起钻探延迟并且它们经受人为误差。
[0008] 附图简述
[0009] 因此，在附图中和下面的描述中公开了具有基于勘测数据校正的自动化路点或井 孔路径更新的各种钻探方法和系统。在附图中：
[0010] 图1为示出说明性钻探系统的示意图。
[0011] 图2为示出用于图1的钻探系统的说明性软件接口操作的框图。
[0012] 图3为示出用于校正勘测数据的说明性过程的处理流程图。
[0013] 图4为示出用于基于勘测数据校正使路点或井孔路径自动更新的流程图。
[0014] 图5为示出用于改进井勘测性能的说明性误差分析方法的流程图。
[0015] 然而，应理解，在附图和详细描述中给出的具体的实施方案并不限制本公开。相 反，它们为普通技术人员辨识与一个或多个给出的实施方案一起涵盖在所附权利要求的范 围中的替代形式、等同物和修改提供了基础。
[0016] 详述
[0017] 本文公开的是具有基于勘测数据校正的自动化路点或井孔路径更新的各种钻探 方法和系统。在示例方法中，在钻探现场处收集勘测数据。基于所述勘测数据确定路点或 井孔路径。将勘测数据发送到对所述勘测数据施加校正的远程监视设施。（所述远程监视 设施可W是处理和集成来自许多钻探现场W及跟踪重力场和磁场变化的区域性感测站的 此类信息的中屯、设施，此类集成处理从而得到对来自所有此类钻探现场的勘测数据更好的 校正。）在钻探现场处接收校正的勘测数据，并且基于校正的勘测数据自动更新路点或井孔 路径。更新的路点或井孔路径可用来手动或自动调整钻探轨迹。备注：如果发送到远程监 视设施的勘测数据在指定限度内，那么校正的勘测数据不必被返回到钻探现场。替代地，可 将勘测数据在指定限度内的通知发送到钻探现场。如果勘测数据在指定限度内，那么不管 通知是否被发送，都不必更新路点或井孔路径。
[0018] 在至少一些实施方案中，在钻探现场与远程监视设施之间的数据传输是自动的。 在此类情况下，警告可用来通知钻探现场人员特定事件（例如，当路点或井孔路径发生变 化时），而无需提供作出改变或接受改变的接口。在替代实施方案中，甚至在具有自动数据 传输的实施方案中，钻探现场操作者仍维持一些控制并且可W例如拒绝或撤消校正。在此 类情况下，可将通知发送返回到远程监视设施（W通知勘测管理器校正被拒绝或撤消）。
[0019] 图1示出说明性钻探系统100。在图1中，钻探组件12使钻柱31能够在穿过地球 18的地层19的井孔16中下降和上升。例如，钻柱31由一组模块化钻杆节段32和适配器 33形成。在钻柱31的下端处，带有钻头39的底孔组件34使用已知的钻探技术将材料从地 层19移除。底孔组件34还包括勘测工具36 (例如，LWD或MWD仪器串（tool string)) W 便利用源/发射器37和/或传感器/接收器38收集地层性质。作为一个实例，勘测工具 36可包括对应于电阻率测井工具、声波测井工具、伽玛射线测井工具、核磁共振（NMR)测井 工具、被动测距工具和/或其他测井工具中的一个或多个的传感器/接收器38和/或源/ 发射器37。此外，勘测工具36可包括传感器/接收器38, W收集"原始"勘测数据，诸如时 间、深度、重力场分量佑X，Gy, Gz)、磁场分量度X，By, Bz)、惯性/回转踪迹和根据其可确定工 具位置和定向的任何其他此类信息。在下文及整个说明书中，术语"勘测数据"指由一个或 多个勘测工具收集的原始勘测数据和可能的地层性质。
[0020] 在勘测工具36移动或静止时，可收集勘测数据。此外，在不同的实施方案中，勘测 工具36可包括一个或多个错定件或延伸机构，W在收集勘测数据用于路点确定时，将勘测 工具36 (包括传感器38或源37的）稳定或定位在井孔16中。不管勘测工具36收集勘测 数据所使用的特定方式如何，由勘测工具36收集的勘测数据被传送到地球的表面W供在 钻探现场和/或远程监视设施处进行分析。例如，可分析勘测数据来确定地层19的性质， 引导与地层19有关的钻探和/或引导与其他现有的或计划的井孔有关的钻探。在一些情 况下，在区域中的多个井孔（对应于不同的井）被同时钻探，并且针对每个井孔收集的勘测 数据用来引导同时进行的井孔钻探操作。
[0021] 勘测工具36还可包括电子装置W用于数据存储、通信等。由传感器/接收器38 获得的勘测数据被传送到地球的表面和/或由勘测工具36存储。在图1中，表示了可任选 的电缆15 (由在底孔组件34与地球的表面之间延伸的虚线表示）。电缆15可采用不同的 形式，并且包括嵌入式电导体和/或光学波导（例如，光纤），W允许在底孔组件34与地球 的表面之间进行功率传输和/或进行通信。电缆15与钻柱31的部件集成一体、附接到其 或置于其内侧（例如，可使用智能钻杆区段）。在至少一些实施方案中，电缆15可至少部分 地被基于泥浆的遥测术或其他无线通信技术（例如，电磁、声学）增补或更换。另一个钻探 选项包括盘管来代替钻杆区段。
[0022] 在图1中，在地球的表面处的接口 14经由电缆15或另一个遥测通道接收勘测数 据，并且向计算机系统40传送勘测数据，所述计算机系统40可执行如本文所述的勘测数据 分析和钻探控制操作。在至少一些实施方案中，计算机系统40包括处理单元42,其通过执 行从本地或远程非暂时性计算机可读介质48获得的软件或指令进行勘测数据分析和钻探 控制操作。计算机系统40还可包括输入装置46(例如，键盘、鼠标、触摸板等）和输出装置 44 (例如，监视器、打印机等）。此类输入装置46和/或输出装置44提供使操作者能够与 底孔组件34和/或与由处理单元42执行的软件交互的用户接口。例如，计算机系统40可 使操作者能够选择勘测选项，W查看勘测结果，查看警告和/或校正的勘测结果，查看或选 择路点和/或井孔路径，基于勘测结果或校正的勘测结果来指导钻探操作，和/或执行其他 操作。在不需要的的时候，计算机系统40可自动进行至少一些勘测分析步骤和/或钻探控 制步骤。另外地或替代地，计算机系统40可提供通过显示与勘测分析结果、路点、井孔路径 和/或钻探调整相关的接受提示、警告通知和/或可选择的选项来加快勘测分析和钻探控 制的接口。此类接受提示或可选择的选项可包括实时信息、历史信息（例如，可接受的钻探 限度）、校正的勘测数据、不确定值和/或辅助操作者做出决定的其他信息。
[0023] 在至少一些实施方案中，计算机系统40从勘测工具36接收勘测数据，并且基于勘 测数据确定路点或井孔路径（任选地，呈路点序列的形式）。计算机系统40还将勘测数据 发送到远程计算机系统50,所述远程计算机系统50对勘测数据施加校正。校正的勘测数 据稍后由计算机系统40接收。校正的勘测数据由计算机系统40使用，例如W自动更新一 个或多个路点或井孔路径。随后，可使用更新的路点或井孔路径手动或自动调整钻探轨迹。 虽然不需要操作者参与更新路点或井孔路径，但是当基于校正的勘测数据来更新路点或井 孔路径时，可向操作者显示接受提示或警告。在此类情况下，操作者可接受所建议的路点或 井孔路径更新，拒绝所建议的路点或井孔路径更新，或修改所建议的路点或井孔路径更新。 即使在不存在操作者参与的情况下基于校正的勘测数据更新路点或井孔路径，操作者仍